亚声速圆锥扩压器内紊流可压缩流动的数值计算

本文应用涡量-流函数作为主要变量对粘性流体流动进行求解.理论上可适用于有回流和无回流的流动情况.为了验证本方法的可靠性,特对小扩张角圆锥扩压器内可压缩粘性流体的流动进行了计算.由于只涉及无回流的紊流边界层发展过程,在数值计算中采用了Prandtl混合长度假说,同时考虑了进口不均匀速度分布.计算结果与文献[4]中实验数据相比较是相当吻合的.这说明本方法可用于一般无分离流动的圆锥扩压器的设计计算.     

进出口条件对二元亚音速扩压器的流动和性能的影响

一、前言 亚音速扩压器在飞机进气道,发动机压气机,燃烧室等流动装置中都是很重要的组成部分。影响扩压器内流动和性能的主要是它的几何参数和进出口条件。当几何参数一定,则进出口条件,特别是进口条件,就成为影响扩压器性能的主要参数。本试验是在文献[1]的基础上进行的。采用附面层控制系统来改变扩压器进口速度分布。为此在扩压器前过渡段某处的四壁开多排小孔,并与真空泵相连成为附面层抽吸区。扩压器进口核心流M数约为0.7。     

自由流紊流度对亚音速扩压器性能的影响

一、引言 扩压器的进口条件对扩压器的性能非常敏感,这已被许多实验结果所证实。但是,这些结果主要还是局限在扩压器的进口条件是稳定流以及进口附面层外是均匀核心流的情况。J.A.Hoffmann首先关联出扩压器的性能与扩压器进口有高的非各向同性自由流紊流度参数之间的关系。但在J.A.Hoffmann的试验结果中,同时包含了进口速度     

叶片扩压器对离心压气机整机性能影响的实验及数值研究

以一高压比离心压气机级为研究对象,设计制造了三种不同的扩压器,采用实验和数值方法研究了扩压器进口安装角和叶片型线对级性能的影响。结果表明,扩压器进口安装角减小时,性能曲线向小流量区移动,最高效率和压比降低。采用低稠度机翼形扩压器时,级工况范围稍有扩展,但效率和压比显著降低。流场分析显示,进口安装角减小时,扩压器凸面流动分离区扩大,堵塞流道且增大损失。采用低稠度机翼形扩压器时,扩压器内更容易产生大尺度分离涡。     

按dM/dm=常数设计的二元高亚音速扩压器的试验研究

本文介绍一种按dM/dx=常数设计的二元高亚音速扩压器的试验研究结果。所试验的扩压器进口M数为0.2—0.8,其相应的雷诺数为2.08×10~5—8.32×10~5。该扩压器的进口堵塞比B=2δ_1~*/W_1≈0.049;展弦比AS=1.33;扩压器长度与进口高度之比L/W_1≈6.35;面积比AR=2.08。对该扩压器进行了静态性能和动态性能的测量,并仔细地测量了扩压器沿程紊流附面层的发展,通过流谱观察,测得气流分离点的位置及分离区的大小。试验结果指出:扩压器静态性能与一元理想流的数值相比差别较大,靠近扩压器出口有较大分离区。扩压器内的最大总压脉动发生在紊流剪切层内,其位置高度与剪切层厚度的比值大约在0.6—0.75之间。     

底吹气体搅拌下熔池内流场的研究

本文对底吹气体搅拌下水模型熔池流场进行了研究。以流函数、涡量为主要应变量,采用K-8湍流双方程模型,气液两相区的浮力模型及边界条件构成数学模型,应用spalding计算湍流迥流的方法,数值求解得到熔池流场涡量、流函数、湍动能、湍动能耗散率、涡旋粘性系数、速度、含气率及密度等的分布,计算的速度分布及流谱与实验测定的相吻合。     

冷却流初态对凹面圆斜孔气膜冷却的影响

本文对圆斜气膜孔在凹面上的气膜冷却进行了数值模拟.通过对气膜孔进口上游的冷却流设置不同的边界条件,研究了速度大小和方向等冷却流初态对气膜冷却效果的影响.计算结果表明,冷却流初态对凹面上的气膜冷却同样存在不可忽略的影响;在计算工况内,冷却流和主流一致或相逆的工况下冷却效果基本相同,但冷却流和主流交错的工况下,冷却效率显著提高.     

环形燃烧室性能计算

本文在任意曲线坐标下对包括扩压器和火焰筒在内的环形燃烧室三维两相反应流进行了数值模拟,燃烧室性能是采用多维经验分析法估算所用的数学模型有k-ε紊流模型,EBU-Arrhenius紊流燃烧室模型,六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型。在非交错网格体系下,气相采用SIMPLE算法和液体采用PSIC算法求解,通过两种工况和三种扩压器进口速度分布计算表明,所得的流场各气流参数分布和燃烧室性能较合理,本文所建立的程序可为燃烧室优化设计和研究提供有用数据。     

带肋通道和气膜冷却交互下的绝热和耦合传热研究

燃气轮机透平叶片冷却中,内部肋片扰流对气膜冷却效果有显著影响,当边界条件为金属壁面绝热和金属壁面耦合时,冷却效率会有不同的表现。本文采用数值计算方法,分别计算绝热边界和耦合边界条件下,气膜孔进口与内部冷却扰流肋片不同相对位置条件下的绝热气膜冷却效率和耦合条件下的整体冷却效率进行计算。结果表明当气膜进口位于肋后扰流区时,绝热气膜冷却效率较差。绝热边界和耦合边界条件下流场相似,气膜孔与肋片相对位置对于气膜孔下游整体冷却效率的影响与绝热条件相似。     

V型火焰稳定器上、下游可压缩湍流场的理论与实验研究

本文从V型火焰稳定器上游截面开始给定边界条件,用涡量-流函数方法对包括无分离区和完整迥流区的整个可压缩湍流场统一求解,得到突扩分离迥流区的数值预示,并用实验验证了计算结果。计算中采用了重迭坐标网格;对突扩分离点涡量采用了间断值的处理方法。计算所得迥流区长度L/D与实验结果仅相差6.1％,表明本文数值方法是可行的。     

有叶扩压器的流场分析

本文利用计算流体力学通用软件了进行离心压气机扩压器的初步设计工作。参照有关文献[1~8]中的设计公式,本文进行了以下几种扩压器的几何造型和数值计算: (1)双圆弧中心线机翼型叶片扩压器; (2)楔形扩压器;(3)用优化程序设计的扩压器,给出了各扩压器造型在给定边界条件下流场的马赫数、静压、总压的分布,计算出各扩压器造型的静压比和总压恢复系数。最后对设计的扩压器与叶轮一起连算,以取得更接近实际情况的计算结果。通过对计算结果进行的分析比较,得到了离心压气机扩压器设计中有价值的初步性结果,为进一步的设计提供了改进途径和相应的基础数据。     

多层网格法在分离流计算中的应用

文中应用多层网格法计算圆柱绕流,获得了流体的分离现象。文中采用MAC类型的一个分裂格式,推导和给出了固壁处的压力边界条件,用插值法给出了对称面处速度的边界条件,对这些条件都进行了试算和比较。为了更好的计算分离流,我们令z=1nr,使网格步长在r方向以指数形式增长,这就大量地节省了总网格数。文中也用多层网格法来选取微分方程的初值,节省了总的计算时间。最后在文中给出了计算结果和计算机打印的流线图。     

完全耦合层边界条件在圆柱绕流DNS中的应用

数值模拟圆柱绕流问题是计算流体力学和计算气动声学中的一个经典问题,要准确模拟这一类问题,远场无反射边界条件是一个关键环节。本文采用适用于主控方程为Navier-Stokes方程的完全耦合层无反射边界条件对低雷诺数条件下圆柱绕流进行直接数值模拟,研究了计算域大小的选取对数值结果的影响。数值模拟研究表明:(1)由完全耦合层边界条件产生的相对反射误差很小;(2)如果仅是为了获得圆柱附近的流场和声场信息,采用完全耦合层边界条件可以选用较小的计算域;(3)适当增加计算域的上下边界宽度,可以很大程度地减小右边界的宽度,从而在保证精度的情况下减小计算量。     

圆柱绕流辐射声场的数值研究

本文从ψ-ω形式的不可压N-S方程出发,采用ADI-BGE格式及新的物面边界条件处理方法,并提出一种数值扰动模型,成功地计算了R_e=100时圆柱绕流卡门涡街流动,得到的流场结果比原有数值解准确,与实验结果符合良好,因而可用来进行声场数值研究。在声场计算方面,直接积分Curle方程,对R_e=100时的声源分布及其声辐射特性进行数值分析,并与涡声理论结果和流场中脉动力和脱体旋涡频谱进行比较,证明本文方法是成功的。     

速度进口边界条件对鼓泡床流动影响研究

进口边界条件是影响鼓泡流化床流体动力行为的重要因素之一.本文基于欧拉一欧拉双流体气固两相流模型,对具有中心射流进口的鼓泡流化床进行了数值模拟研究.分别采用脉动和定常进口气体速度边界条件,对鼓泡流化床内气泡的形成、长大、分离,气泡的大小进行了分析和研究.模拟结果与Kuipers等的实验结果进行了比较,研究结果表明考虑进口速度的脉动能够更加合理地预测和分析床内流体动力行为.     

带突扩段有叶扩压器的设计与分析

本文针对离心压气机采用突扩转接段后的设计问题,初步探讨了其内部流动规律,进行了型线的优化设计。首先进行的子午面计算,确定了扩压器的型线,然后对无叶扩压器作了三维数值模拟,保证了叶片进口参数的平滑均匀。最后完成了带叶扩压器的三维计算。数值计算结果表明,出口马赫数、总压恢复系数和出气角均达到了设计要求。设计的完成为复杂扩压系统的设计与数值模拟打下了良好基础。     

离心压气机楔形扩压器设计及改进方法研究

本文针对一总压比为11,质量流量为2.98kg/s的单级离心压气机进行了设计.其中扩压器为楔形扩压器,蜗壳为圆截面对称结构。通过数值计算得到其性能曲线和流场分布,探究了楔形扩压器进口安装角对压气机性能的影响,并对其叶型进行改进设计,最后为其匹配蜗壳得到整级的性能曲线.结果表明采用较大的正冲角、曲线轮廓楔形扩压器性能较高,改进完成后整级等熵效率为81.04%,压比为12.73.     

离心压气机的叶片扩压器设计及流场分析

本文设计了三种不同的叶片扩压器与前期设计的100 kW级离心压气机的叶轮进行匹配,并进行了数值模拟.结果显示三种叶片扩压器入口平均马赫数为0.8,流场内不存在局部超音区,避免出现激波与边界层的相互干涉以减小损失。扩压器入口气流角与设计值最大偏差小于4°。采用三种叶片扩压器的离心压气机总体性能均满足设计要求,尤其是采用双圆弧法设计的翼型扩压器总体性能和内部流场分布都明显优于另外两种扩压器。     

非均衡进气对双面离心叶轮流动损失影响研究

鉴于双面叶轮在内燃机增压领域有广阔应用前景,且叶轮两侧常为非均衡进气,因此有必要深入了解非均衡进气对双面叶轮性能及流动特性的影响,为今后设计更高性能双面叶轮提供指导。本文采用数值方法对非均衡进口条件下双面离心叶轮的流动特性进行研究,探讨了进口条件存在差异情况下对扩压器损失分布的影响。结果表明,双面叶轮性能,尤其小流量工况的性能受两侧进口条件差异影响明显,且随进口条件差异增大性能恶化更多以及稳定工作范围减小;在大流量工况,扩压器内的主要损失为两侧叶轮排气掺混损失;在小流量工况,扩压器内壁面分离涡团造成的损失较之两侧叶轮排气掺混损失更显著。     

跨声速叶栅流计算中边界层的影响

一、引言 在跨声速叶栅流的计算中,边界层的影响是值得重视的。特别是进口M数较高时,存在较强的激波,逆压梯度较大,使得边界层发生较大的变化,可能发生分离。另外,在跨声速叶栅流中通道接近声速堵塞时,边界层位移厚度的微小变化可能引起主流区流动图案的较大变化。本文采用主流-边界层迭代的计算方法来考察边界层对计算的影响,将文献[1]中的流函数方法作为跨声速主流区的计算方法,用文献[2]中的参考焓方法作为边界层的计算方法。应用这两个计算方法进行主流-边界层相互作用的迭代计算,对四个跨声速叶栅的主流和边界层进行了计算,考察了边界层对计算结果的影响,发现考虑边界层修